引(yin)言
钛(tai)基材料因具(ju)有(you)耐(nai)腐蚀(shi)性(xing)能(neng)好(hao)、密(mi)度低(di)、比强度(du)高(gao)等优良的(de)物(wu)理(li)性质(zhi)，在真(zhen)空(kong)镀膜(mo)领(ling)域(yu)中(zhong)常(chang)被用(yong)做(zuo)靶材(cai)来(lai)制备(bei)钛基(ji)复合材(cai)料(liao)，从(cong)而提高(gao)基材(cai)性能和使(shi)用寿(shou)命(ming)，不仅可(ke)以(yi)合理的利用(yong)资源，降(jiang)低(di)生(sheng)产(chan)成(cheng)本，也促进(jin)了钛(tai)材在(zai)工业(ye)领(ling)域的(de)应(ying)用［1－2］。在众多(duo)的(de)镀膜(mo)技(ji)术(shu)中，磁(ci)控(kong)溅射(she)技术(shu)具有(you)基片(pian)温(wen)升慢(man)、沉积(ji)速率(lv)快等(deng)优(you)点(dian)，能够有(you)效提(ti)高(gao)薄(bao)膜(mo)附着(zhe)力和(he)均匀性，而(er)且几(ji)乎(hu)所有的金属(shu)都可(ke)以作(zuo)为(wei)溅射靶(ba)，因(yin)此广(guang)泛应用(yong)于各(ge)种(zhong)工业薄(bao)膜制备(bei)领域中(zhong)。高(gao)纯钛材(cai)作为一种(zhong)昂(ang)贵的(de)金(jin)属(shu)靶材(cai)，其(qi)冶(ye)炼过(guo)程复杂(za)，制(zhi)造(zao)成本较(jiao)高(gao)，作为(wei)溅(jian)射(she)镀(du)膜过程中的(de)核心部件，其(qi)特性直(zhi)接影响到(dao)膜层(ceng)质(zhi)量(liang)以及镀膜(mo)成(cheng)本，因此，提(ti)高钛靶(ba)的(de)利(li)用率和稳(wen)定性尤为(wei)重(zhong)要(yao)［3－4］。
在(zai)磁控(kong)溅(jian)射镀膜过(guo)程中(zhong)，溅(jian)射(she)靶的功率密度(du)受(shou)到(dao)靶热负(fu)荷(he)的限(xian)制(zhi)，其(qi)中80%的(de)电(dian)能(neng)都(dou)会转化为热量(liang)，导致(zhi)钛靶急剧(ju)升温［5－6］。当溅(jian)射(she)电(dian)流较(jiao)大(da)时，过(guo)多(duo)阳(yang)离子对(dui)靶(ba)进(jin)行轰击会(hui)使溅射(she)靶(ba)过热而烧(shao)毁(hui)，或因热应力(li)过大使(shi)表面(mian)出(chu)现(xian)裂纹(wen)，进(jin)而(er)导(dao)致薄膜(mo)出(chu)现大量斑点缺(que)陷，使(shi)用寿命远远(yuan)达(da)不(bu)到(dao)正常(chang)水(shui)平(ping)［7］。
对于造价(jia)较(jiao)高的靶材，如氚(chuan)钛(tai)靶(ba)而(er)言，靶温过高还会造成氚(chuan)气释放(fang)，影(ying)响靶(ba)的(de)热(re)稳定性及(ji)使用寿(shou)命［8－9］。因(yin)此，磁(ci)控溅射(she)靶都会(hui)设置冷却(que)系(xi)统，通(tong)过(guo)冷却水(shui)带(dai)走(zou)离(li)子轰(hong)击(ji)靶(ba)材(cai)产生(sheng)能量(liang)的(de)约(yue)70%［10］，从而保(bao)证溅(jian)射(she)过(guo)程(cheng)的(de)稳(wen)定性。目前(qian)针(zhen)对(dui)钛靶(ba)制(zhi)造工(gong)艺(yi)的研究(jiu)很(hen)多(duo)，但对(dui)钛靶(ba)磁(ci)控溅(jian)射(she)镀膜(mo)过(guo)程(cheng)中的(de)冷却(que)研究(jiu)却(que)很少，因(yin)为测(ce)量靶(ba)面温(wen)度(du)本身(shen)就存(cun)在(zai)难度［11－13］。随着计(ji)算机相关(guan)软(ruan)件(jian)的(de)开发和(he)应用(yong)，为(wei)钛(tai)靶的(de)冷却模(mo)拟提(ti)供(gong)了平台(tai)。本研(yan)究(jiu)基于FLUENT软件(jian)对磁(ci)控(kong)溅射过(guo)程中(zhong)钛(tai)靶的冷(leng)却(que)系统进(jin)行模拟，通过改变水流入口(kou)速度和(he)水(shui)流(liu)通道(dao)结(jie)构(gou)，对冷(leng)却系(xi)统进(jin)行(xing)优(you)化(hua)，以(yi)达到控(kong)制钛(tai)靶(ba)温度、提高钛靶寿命及磁控溅(jian)射(she)稳(wen)定性的目的(de)。
1、钛靶(ba)冷(leng)却系(xi)统(tong)的建(jian)立与(yu)仿(fang)真(zhen)
1.1物(wu)理(li)模型的建立(li)
图1为钛靶冷却(que)系(xi)统(tong)的物(wu)理(li)模型(xing)，钛靶(ba)(r=75mm，t=8mm)和(he)铜背(bei)板(r=100mm，t=14mm)组成(cheng)。其(qi)中铜背(bei)板内(nei)部(bu)刻有(you)蛇形冷却(que)通道(dao)结(jie)构，如(ru)图(tu)1a所(suo)示。冷却水(shui)进出(chu)口(kou)(截面尺寸为20mm×5mm)分布(bu)在(zai)同一侧，水流进(jin)入背板(ban)后，经(jing)过三次(ci)转折流出(chu)背板(ban)，设计(ji)该(gai)结(jie)构(gou)的(de)目(mu)的(de)是(shi)为了(le)增(zeng)加水流(liu)的(de)湍流(liu)效(xiao)果，增(zeng)强(qiang)换热(re)效(xiao)率(lv)。整个冷(leng)却系统(tong)在(zai)LUENT的(de)前处(chu)理(li)器GAMBIT中(zhong)进行建模(mo)并划(hua)分网格(ge)［14］，图1b为简(jian)化(hua)后(hou)的(de)钛(tai)靶(ba)磁(ci)控溅射冷却(que)系统计算模(mo)型。
1.2边(bian)界(jie)条件设置
钛靶(ba)冷却(que)系(xi)统的(de)建模包括(kuo)三部(bu)分(fen):铜背(bei)板、钛靶(ba)和冷(leng)却(que)水，在FLUENT中(zhong)进行(xing)计(ji)算之前(qian)，需(xu)要(yao)设(she)置合(he)适的边界(jie)条件(jian)来保(bao)证(zheng)计(ji)算结(jie)果的正确(que)性。假设(she)在(zai)冷却(que)过(guo)程(cheng)中(zhong)，流体流(liu)动为(wei)稳态(tai)流动(dong)，流(liu)体设为(wei)湍流模型，即雷若(ruo)数介于2530～5050之间(jian)，选(xuan)择标准的(de)k-ε模(mo)型。在流体换(huan)热(re)的过程(cheng)中(zhong)，由于(yu)钛靶表(biao)面局(ju)部(bu)温度(du)会(hui)高(gao)达(da)几(ji)百摄氏度(du)，所(suo)以(yi)会有(you)很(hen)少一部分液(ye)体形(xing)成(cheng)蒸(zheng)汽(qi)，但在模(mo)拟(ni)过(guo)程(cheng)中(zhong)，为(wei)了简化(hua)计算(suan)模(mo)型(xing)，这部(bu)分相变产(chan)生(sheng)的(de)蒸汽(qi)忽(hu)略不计［15］。流(liu)体(ti)入口设为VELOCITY-INLET，温(wen)度设(she)为(wei)288K，速(su)度(du)为(wei)0.5、1.0、1.5m/s，出口设(she)为(wei)OUTFLOW。在磁(ci)控(kong)溅射(she)过程(cheng)中(zhong)，大部(bu)分的(de)电(dian)能都(dou)通(tong)过(guo)离子轰击(ji)作(zuo)用(yong)转(zhuan)化(hua)为靶材(cai)的(de)热能，故将钛(tai)靶表面设(she)置(zhi)为(wei)一个发热(re)壁(bi)面(HEATWALL)，热(re)流(liu)密度(du)为(wei)100kW/m2。
由(you)于(yu)背(bei)板(ban)对(dui)钛(tai)材换(huan)热影(ying)响(xiang)较小(xiao)，设置(zhi)为WALL，所有(you)的壁(bi)面都为(wei)无滑移边界条(tiao)件(jian)［16］，具体(ti)的(de)设置如(ru)表1所示(shi)。
1.3模拟结(jie)果分(fen)析
图(tu)2为(wei)蛇(she)形冷却(que)通道的钛靶表面(mian)温度分布(bu)云(yun)图以(yi)及水流(liu)速(su)度(du)分(fen)布云图(tu)。由(you)图(tu)2a可知，当(dang)水流(liu)入(ru)口速(su)度(du)为(wei)0.5m/s时(shi)，在(zai)冷却通道(dao)的空白(bai)处(chu)对应的钛(tai)靶表(biao)面换(huan)热(re)效果比较(jiao)差(cha)，热量聚集(ji)在(zai)此(ci)处(chu)无(wu)法被(bei)有(you)效(xiao)转(zhuan)移，靶(ba)面(mian)局部(bu)最高(gao)温(wen)度(du)可以(yi)达到530K;当(dang)水流入口速度(du)分(fen)别(bie)增(zeng)加到(dao)1.0m/s和1.5m/s时(shi)，钛靶(ba)表面(mian)最(zui)高温(wen)度(du)分(fen)别(bie)为(wei)492K和477K。为(wei)了(le)便于(yu)比较，将三种水(shui)流入口速度对应(ying)的(de)温度分(fen)布(bu)图放在同一个(ge)温度刻(ke)度表内(nei)进行比(bi)较。通(tong)过(guo)对(dui)比(bi)可(ke)知(zhi):随着入口水流(liu)速(su)度(du)的增加，钛靶表(biao)面(mian)整体(ti)温(wen)度有(you)明(ming)显(xian)的下(xia)降，说明水(shui)流入(ru)口(kou)流(liu)速(su)在很大程(cheng)度上影(ying)响着(zhe)换(huan)热(re)效(xiao)果(guo)［17］。
图2b为(wei)蛇(she)形冷却(que)通道(dao)的(de)水(shui)流速度(du)分布情况。在结(jie)构的限(xian)制下，水(shui)流(liu)发生强制转折(zhe)，故(gu)湍流效果较(jiao)明(ming)显，水(shui)流(liu)的流动(dong)轨(gui)迹(ji)大(da)致(zhi)成“M”形(xing)状(zhuang)，但湍流(liu)效果随(sui)着水流(liu)速度(du)的增加效果(guo)没(mei)有(you)太大的(de)变(bian)化。
2、钛靶冷(leng)却系(xi)统优化设(she)计(ji)与(yu)分(fen)析
2.1钛(tai)靶(ba)冷却(que)通(tong)道(dao)结(jie)构(gou)的(de)改(gai)进
针对上述(shu)模拟(ni)结果(guo)提(ti)出的(de)问题，提出了(le)如(ru)下优化(hua)结构，如图3所示。
优(you)化结构的冷却通道(dao)为(wei)平(ping)面结构，该(gai)结构(gou)较(jiao)蛇(she)形(xing)结构简(jian)单(dan)，冷却水的进(jin)出口(截(jie)面(mian)尺寸为(wei)20mm×5mm)位(wei)于(yu)同(tong)一轴(zhou)线上。该结(jie)构(gou)的(de)设(she)计目(mu)的是增(zeng)大水(shui)流(liu)换(huan)热面积，增(zeng)强换热(re)效率(lv)，同(tong)时(shi)通过在钛靶表面(mian)上增(zeng)加(jia)均(jun)匀分(fen)布的(de)小圆柱(zhu)体结(jie)构(gou)(r=5mm，H=2mm)来加(jia)强(qiang)水流的湍流(liu)效果(guo)。图3b为(wei)简化(hua)后(hou)的(de)计(ji)算(suan)模型(xing)，分别为背板(ban)和(he)水流通(tong)道模型(xing)。在冷(leng)却模拟(ni)的过(guo)程(cheng)中(zhong)，边界条(tiao)件的设置(zhi)与上(shang)文(wen)相同(tong)，分(fen)别取(qu)入口(kou)水流速度(du)为0.5、1.0、1.5m/s，模(mo)拟结(jie)果(guo)如图(tu)4所(suo)示，其中(zhong)图4a为钛(tai)靶(ba)冷(leng)却系统的温度(du)分布(bu)云(yun)图，图4b为水(shui)流速(su)度(du)分(fen)布(bu)云(yun)图。由(you)图4a可以看(kan)出(chu)，当水(shui)流入口速(su)度(du)为(wei)0.5m/s时，钛靶(ba)表(biao)面最(zui)高温(wen)度(du)达(da)到464K，与优(you)化(hua)前相比(bi)降(jiang)低63K，说明(ming)优(you)化后(hou)的(de)结构(gou)有利(li)于提(ti)高(gao)冷(leng)却系(xi)统的换热(re)效率。随着入(ru)口水流速(su)度的增加，钛(tai)靶表(biao)面(mian)温(wen)度(du)分布(bu)有(you)所改(gai)善(shan)，高(gao)温(wen)区域逐渐减(jian)少(shao)，并(bing)在入(ru)口水(shui)流速(su)度为(wei)1.5m/s时(shi)最(zui)好。
结合(he)冷(leng)却系统的(de)水(shui)流速(su)度分(fen)布(bu)云(yun)图(图(tu)4b)可知，随(sui)着水(shui)流(liu)入口速度的(de)增(zeng)加(jia)，湍流(liu)效(xiao)果(guo)显著(zhu)增(zeng)强，水(shui)流(liu)的速度分(fen)布(bu)在(zai)进出口轴线(xian)的(de)两侧(ce)形成漩(xuan)涡，冷(leng)却水与(yu)钛靶(ba)表面(mian)之间(jian)的换(huan)热增(zeng)强(qiang)，因(yin)此钛靶表面的(de)平均(jun)温(wen)度降低。但该(gai)结构(gou)仍(reng)然存(cun)在(zai)弊(bi)端(duan)，整(zheng)个钛靶(ba)表(biao)面的温度(du)分(fen)布并(bing)不均(jun)匀(yun)，在水流(liu)出口(kou)处两侧(ce)形(xing)成了(le)半圆(yuan)环(huan)状的(de)高温(wen)区(qu)域。
在钛(tai)靶表(biao)面(mian)建(jian)立(li)半径为(wei)50mm的环(huan)形(钛靶表面(mian)高温(wen)环形(xing)区域(yu))，其(qi)温度变化(hua)趋(qu)势(shi)图如(ru)图(tu)5所(suo)示。
从冷却(que)水(shui)的入口(kou)到出(chu)口方(fang)向(xiang)看，钛靶表面环形区域温度(du)整(zheng)体呈(cheng)现递(di)增(zeng)的(de)趋(qu)势，温度值波动较大造成钛(tai)靶(ba)表面温(wen)度分(fen)布(bu)不(bu)均，所以有必要(yao)对冷却(que)系统(tong)结(jie)构(gou)进(jin)行(xing)进(jin)一(yi)步(bu)的优化(hua)。
鉴(jian)于(yu)以(yi)上(shang)分析(xi)结(jie)果(guo)，结合(he)冷(leng)却(que)通(tong)道(dao)本(ben)身是(shi)圆柱(zhu)形(xing)内腔，如(ru)果水(shui)流(liu)沿(yan)着内腔(qiang)切向(xiang)方(fang)向(xiang)进(jin)入(ru)，水流(liu)流动(dong)的(de)阻(zu)力就(jiu)会大(da)大(da)减小，所以(yi)在上(shang)述(shu)平面(mian)冷却(que)通(tong)道(dao)结(jie)构的(de)基础(chu)上，将进出(chu)口(kou)改(gai)为沿(yan)内(nei)壁(bi)切向(xiang)，并(bing)研(yan)究不(bu)同(tong)进(jin)出口夹(jia)角(jiao)对(dui)冷却(que)效(xiao)果的影响。
2.2水(shui)流(liu)进(jin)出口方向(xiang)对钛(tai)靶换(huan)热效(xiao)率(lv)的(de)影响
水(shui)流(liu)进出(chu)口(kou)方(fang)向(xiang)沿(yan)着冷(leng)却内墙(qiang)壁切(qie)向(xiang)的(de)结构(gou)如图(tu)6所(suo)示(shi)，分(fen)别是夹(jia)角(jiao)α为135°、150°、180°时的三(san)种背(bei)板结构(gou)。在冷却模(mo)拟的(de)过程(cheng)中，边(bian)界条(tiao)件的设(she)置与(yu)上(shang)文相(xiang)同(tong)，将三种(zhong)不同(tong)的(de)冷(leng)却系统结构(gou)分别(bie)导(dao)入(ru)FLUENT中进行(xing)冷(leng)却(que)模(mo)拟，其中水流(liu)进口(kou)速度(du)均设置为(wei)1.5m/s，经过100次迭代后计算结(jie)果(guo)已(yi)经(jing)收(shou)敛(lian)。模拟(ni)结(jie)果如(ru)图(tu)7所(suo)示，其(qi)中图(tu)7a为进出(chu)口(kou)水(shui)流(liu)速(su)度(du)矢(shi)量(liang)夹(jia)角(jiao)α为135°、150°、180°时冷(leng)却(que)系统(tong)的水(shui)流(liu)速度分布云图，图7b为冷却水(shui)流动(dong)轨(gui)迹(ji)图。
由图7a可以(yi)看(kan)出，冷却水(shui)沿(yan)着内(nei)腔(qiang)切线(xian)的(de)流入(ru)方(fang)式(shi)能(neng)有(you)效(xiao)改(gai)善(shan)速(su)度分(fen)布(bu)情况，更(geng)符(fu)合(he)内腔本身(shen)的(de)结(jie)构特点(dian)。水流(liu)速(su)度(du)在(zai)进出(chu)口附(fu)近比较(jiao)大(da)，这是由于在进出口与(yu)内(nei)腔(qiang)的(de)连(lian)接处水(shui)流截(jie)面(mian)面(mian)积(ji)发(fa)生突(tu)增(zeng)，导(dao)致速度突降，但(dan)水流(liu)速度的降低(di)势(shi)必(bi)会(hui)影(ying)响(xiang)冷却(que)水与钛(tai)靶(ba)的(de)换热效(xiao)率(lv)，这也(ye)是在(zai)钛(tai)靶(ba)表面(mian)均匀(yun)布置凸起(qi)小(xiao)圆(yuan)柱体的(de)原(yuan)因(yin)。通(tong)过(guo)在钛靶表面均匀布置(zhi)凸(tu)起的(de)小圆(yuan)柱(zhu)体，能(neng)有(you)效(xiao)增强(qiang)水(shui)流(liu)湍(tuan)流效(xiao)果，增(zeng)加(jia)冷却水与钛(tai)靶表(biao)面(mian)的(de)碰(peng)撞(zhuang)强度，在(zai)流(liu)动(dong)过(guo)程中(zhong)将热(re)量(liang)进行(xing)有(you)效转移，提高冷(leng)却系(xi)统(tong)的换(huan)热效(xiao)率(lv)。由(you)图7a还可(ke)以看(kan)出，随(sui)着(zhe)进出(chu)口距离(li)的(de)增大(da)，冷(leng)却内(nei)腔速(su)度(du)分(fen)布(bu)更加均匀(yun)，并在进(jin)出口(kou)呈(cheng)相(xiang)对平行(xing)布(bu)置时(shi)效果达(da)到(dao)最(zui)佳，这(zhe)对(dui)钛靶表面的(de)温度分(fen)布有一定(ding)程度的改(gai)善。
由(you)图7b可以(yi)明(ming)显看(kan)出水(shui)流(liu)进(jin)入(ru)冷却(que)系(xi)统(tong)后(hou)，入口附近(jin)的流线分布较密集(ji)，而且在进(jin)出(chu)口之间(jian)会(hui)形成(cheng)完整的(de)漩涡(wo)，尤其(qi)在α角(jiao)比较小(xiao)时更为明显(xian)。在冷(leng)却(que)系(xi)统(tong)内腔(qiang)结构(gou)的(de)限制下(xia)，水(shui)流轨迹从入口(kou)到出口(kou)形成了一定(ding)半(ban)径(jing)的(de)圆弧，且(qie)距离进出(chu)口(kou)越远(yuan)，圆弧轨迹(ji)半(ban)径越(yue)大，同(tong)时流线(xian)分(fen)布也(ye)越稀疏(shu)。这(zhe)是因为(wei)距离进出口(kou)越远(yuan)的区域水流(liu)速(su)度越(yue)小(xiao)，能量相(xiang)对(dui)较弱，因此会出现流线(xian)稀(xi)疏(shu)的(de)现象，甚(shen)至在出(chu)口附(fu)近(jin)会(hui)形成(cheng)空(kong)白(bai)。但(dan)随(sui)着α角(jiao)的增(zeng)大(da)，流(liu)线的(de)整体分(fen)布(bu)情况(kuang)会有(you)所(suo)改善，在进(jin)出口呈相(xiang)对(dui)平(ping)行(xing)布置(zhi)时的流(liu)线分(fen)布(bu)较为理想(xiang)。
为(wei)了(le)更(geng)加直(zhi)观(guan)地(di)呈(cheng)现不(bu)同进(jin)出口(kou)布置(zhi)下钛靶(ba)表(biao)面(mian)的温(wen)度分(fen)布情况，在(zai)FLUENT后(hou)处(chu)理中，将(jiang)钛(tai)靶表(biao)面(mian)温度数(shu)据导出并通过origin进行数(shu)值分析，得出(chu)如(ru)图(tu)8所(suo)示(shi)的钛(tai)靶(ba)表面(mian)温(wen)度(du)分(fen)布云图(tu)。
由(you)图8a可(ke)知(zhi)，当(dang)夹角(jiao)α为135°时(shi)，钛靶(ba)表面(mian)的(de)高(gao)温(wen)区(qu)域集中(zhong)在(zai)距离进出口(kou)较远的区域(yu)，最(zui)高(gao)温度值(zhi)达到(dao)447K。由(you)图8b、c可(ke)以看(kan)出，随(sui)着α角的增大(da)，高(gao)温(wen)区(qu)域(yu)逐(zhu)渐(jian)减(jian)小，并(bing)在进(jin)出口呈(cheng)平行布(bu)置时最(zui)小，且钛(tai)靶表(biao)面(mian)最(zui)高(gao)温(wen)度为440K。数值分析(xi)结(jie)果(guo)与上(shang)述(shu)流(liu)场分(fen)析(xi)结果(guo)一致，证明(ming)了当(dang)冷却(que)水的入口速度保(bao)持不变(bian)时，水(shui)流进出口(kou)速(su)度(du)矢(shi)量夹角对(dui)钛靶表面冷(leng)却(que)效果具(ju)有(you)较大的(de)影(ying)响，当(dang)夹角(jiao)增加(jia)至180°，即进(jin)出(chu)口呈平行(xing)布(bu)置时(shi)，钛(tai)靶表(biao)面冷(leng)却效果最(zui)好。
图9为当水(shui)流(liu)流速(su)为(wei)1.5m/s且(qie)进(jin)出口呈(cheng)相对平(ping)行(xing)(α=180°)时水流(liu)分(fen)别沿着(zhe)图3和(he)图(tu)6c所(suo)示的进出(chu)口(kou)方向流入冷(leng)却(que)系(xi)统时(shi)的钛靶表面温(wen)度分布(bu)情况(kuang)。从图中可(ke)以(yi)明显看出优化(hua)后的钛靶(ba)表(biao)面温(wen)度(du)分(fen)布更(geng)均匀，且(qie)平(ping)均温度(du)也(ye)有所(suo)降低(di)，也(ye)进(jin)一步(bu)的说明优(you)化(hua)后的结(jie)构(gou)是合理(li)的(de)。
3、结(jie)论(lun)
基于(yu)FLUENT软(ruan)件(jian)对(dui)钛(tai)靶的冷(leng)却系统进(jin)行仿真并(bing)做出(chu)合(he)理(li)优化(hua)，得到的(de)主(zhu)要(yao)结论如下(xia):
(1)平面冷(leng)却(que)通道(dao)结构的(de)换热(re)效果(guo)优于(yu)蛇(she)形冷却通道(dao)结(jie)构，同时水流入(ru)口速度对(dui)冷(leng)却(que)系统的(de)换热效率(lv)有(you)较(jiao)大的影响(xiang)，随(sui)着(zhe)水(shui)流入口(kou)速度(du)的(de)增加，靶面(mian)整(zheng)体温度(du)显(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)。
(2)提(ti)高(gao)冷(leng)却(que)系(xi)统的换(huan)热效(xiao)率(lv)应(ying)兼顾(gu)换(huan)热(re)面积最(zui)大(da)化以(yi)及冷却(que)水的(de)湍流(liu)效果，针对平(ping)面(mian)冷(leng)却(que)通道而言(yan)，靶(ba)面(mian)均布凸(tu)起(qi)小(xiao)圆柱体结构能(neng)有(you)效增(zeng)加水的(de)湍(tuan)流(liu)效(xiao)果(guo)，提(ti)高冷(leng)却(que)水(shui)与(yu)靶材的换(huan)热(re)效(xiao)率(lv)。
(3)冷却水沿(yan)着内腔(qiang)的切(qie)线(xian)进出(chu)更符(fu)合冷却系统(tong)结构(gou)本(ben)身(shen)的特(te)点(dian)，流体轨(gui)迹在(zai)腔体内呈旋转(zhuan)状(zhuang)，流体(ti)湍流效果较(jiao)好(hao)，系统的(de)冷却效率(lv)明(ming)显提高。且当水流进出口呈(cheng)相对(dui)平(ping)行(xing)时靶面最高(gao)温(wen)度(du)最(zui)小，整(zheng)个靶面(mian)温(wen)度(du)分布也(ye)更均匀。
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